ACS Nano | 华南理工朱伟教授：生物层级间的生物硅化作用

本文是华南理工大学朱伟教授团队在ACS Nano上发表的综述，系统阐述了生物硅化技术在从核酸、蛋白质、细胞到组织器官等不同生物层级上的应用与机制。背景方面，硅元素在自然界广泛存在，硅藻等生物进化出精密调控的硅化系统，能构建高强度硅质结构，这为人工生物硅化提供了天然蓝图。研究目的旨在综述如何通过合成生物学、材料科学等手段，突破自然进化限制，实现跨层级的精准生物硅化，从而提升生物样本的稳定性和功能性。结论表明，核酸尺度硅化可实现基因组DNA的超长保护（半衰期延长至1208年）；蛋白质尺度硅化显著增强酶活性与热稳定性；细胞尺度硅化在肿瘤疫苗和通用红细胞制品中展现疗效；宏观尺度硅化则能完整保存器官与生物体结构。尽管面临界面调控、安全评价、规模化制备等挑战，该技术正从“结构保存”向“功能调控”的第二代范式演进，有望在生物医学、生物多样性保护和工业催化等领域产生突破。文章强调，通过AI与合成生物学融合，生物硅化将奠定“生物无机工程”学科基础。